(57)【要約】【課題】アルミニウムなどの溶着性の高いねじ素材に対してエアブローやミスト噴霧によりめねじを加工する場合でも実用上満足できる工具寿命が得られるようにする。【解決手段】食付き部２０の軸方向の山数が約１．５山と少なく、めねじを加工すべきねじ素材との接触面積が小さいとともに、食付き部２０および完全山部２２を含めたねじ部１８の表面には摩擦係数が小さいＤＬＣ被膜が０．１〜０．３μｍの膜厚でコーティングされているため、アルミニウムなどの溶着性が高いねじ素材に対して、潤滑油剤無しのエアブローや極少量の潤滑油剤を使用するミスト噴霧によりめねじを加工する場合でも、溶着が抑制されて工具寿命が向上する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食付き部および完全山部を有し、該食付き部からねじ素材の下穴内にねじ込まれることによりめねじを加工するタップであって、
前記食付き部の軸方向の山数は２．５山以下で、該食付き部および前記完全山部の表面には０．４μｍ以下の膜厚でダイヤモンド状カーボン被膜がコーティングされている
ことを特徴とするタップ。
【請求項２】
ミスト噴霧またはエアブローを行いながらアルミニウムのねじ素材にめねじを加工する際に用いられる
ことを特徴とする請求項１に記載のタップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタップに係り、特に、潤滑油剤無しのエアブロー或いはミスト噴霧によりアルミニウムに対しても良好にめねじを加工することができるタップに関するのである。
【０００２】
【従来の技術】
食付き部および完全山部を有し、その食付き部からねじ素材の下穴内にねじ込まれることによりめねじを加工する切削タップや盛上げタップが広く用いられている。特許文献１に記載の切削タップはその一例で、食付き部および完全山部の表面には１〜２０μｍの膜厚でダイヤモンド状カーボン（以下、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）という）被膜がコーティングされており、金属基複合材料（ＭＭＣ）等の難削材に対しても良好にめねじを切削加工することができる。ＤＬＣは緻密なアモルファス構造で、結晶学的にはダイヤモンドと異なるものであるが、高硬度で優れた耐摩耗性が得られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２９２５２１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにＤＬＣ被膜がコーティングされたタップにおいても、アルミニウムなどの溶着性の高いねじ素材に対して潤滑油剤を全く使わないエアブローや最少量の潤滑油剤を使用するミスト噴霧によりめねじを加工しようとすると、溶着により早期に加工精度が低下して工具寿命に達してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、アルミニウムなどの溶着性の高いねじ素材に対してエアブローやミスト噴霧によりめねじを加工する場合でも実用上満足できる工具寿命が得られるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、食付き部および完全山部を有し、その食付き部からねじ素材の下穴内にねじ込まれることによりめねじを加工するタップであって、前記食付き部の軸方向の山数は２．５山以下で、その食付き部および前記完全山部の表面には０．４μｍ以下の膜厚でＤＬＣ被膜がコーティングされていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明のタップであって、ミスト噴霧またはエアブローを行いながらアルミニウムのねじ素材にめねじを加工する際に用いられることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
このようなタップにおいては、食付き部の軸方向の山数が２．５山以下と少なく、ねじ素材との接触面積が小さいとともに、食付き部および完全山部の表面には摩擦係数が小さいＤＬＣ被膜が０．４μｍ以下の膜厚でコーティングされているため、アルミニウムなどの溶着性が高いねじ素材に対して、潤滑油剤無しのエアブローや極少量の潤滑油剤を使用するミスト噴霧によりめねじを加工する場合でも、溶着が抑制されて工具寿命が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、例えばねじれ溝に沿って切れ刃が設けられたスパイラル切削タップに好適に適用されるが、ストレート溝の切削タップや盛上げタップなどにも適用され得る。タップの基材としては、高速度工具鋼（ハイス）や超硬合金が好適に用いられる。
【００１０】
本発明のタップは、エアブローまたはミスト噴霧を行いながらねじ加工を行うドライ加工やセミドライ加工に好適に使用されるが、潤滑油剤を十分に供給しながらねじ加工を行うウェット加工で用いることも可能である。ミスト噴霧は、最少量潤滑（ＭＱＬ；Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｑｕａｎｔｉｔｙ  Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ）で、潤滑油剤をミスト（霧状）にして最少量で加工部位に供給するものであり、例えば０．５ＭＰａ程度の圧力で１５ｃｃ／時程度の流量で噴霧される。
【００１１】
食付き部の軸方向の山数は２．５山以下で、特に１．５〜２山程度が望ましい。ＤＬＣ被膜の膜厚は、０．５μｍ以上になると溶着が発生し易くなるため、０．４μｍ以下が適当で、０．１〜０．３μｍ程度が望ましい。膜厚が小さ過ぎると、ＤＬＣ被膜による耐摩耗性等の作用が十分に得られなくなるため、０．０５μｍ以上が適当である。
【００１２】
ＤＬＣ被膜のコーティング法としては、プラズマＣＶＤ法が好適に用いられるが、イオンビーム蒸着法やＣＯ２  レーザ誘起放電法などの他の成膜法を採用することもできる。
【００１３】
本発明のタップは、溶着性が高い鋳物用アルミニウム合金やダイカスト用アルミニウム合金等のアルミニウムのねじ素材にめねじを加工する場合に好適に用いられるが、他の非鉄金属やステンレス鋼、スチール等の鉄鋼材料など、種々の金属材料製のねじ素材にめねじを加工する場合に使用することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である切削用のスパイラルタップ１０を示す図で、シャンク１２および溝部１４を同一の軸線上に一体に備えており、溝部１４には一対のねじれ溝１６が形成されているとともに、その先端側にはねじ部１８が設けられている。ねじ部１８は、めねじを切削加工する部分で、加工すべきめねじに対応するねじ溝形状のおねじが設けられているとともに、そのねじ山がテーパ状に除去された先端側の食付き部２０と、その食付き部２０に連続して設けられた完全なねじ山の完全山部２２とを備えており、ねじれ溝１６との稜線部分に切れ刃２４が設けられている。食付き部２０における軸方向のねじ山数は、本実施例では約１．５山である。なお、図１の（ａ）  はやや先端側から見た斜視図で、（ｂ）  はねじ部１８の軸心と直角な断面図である。
【００１５】
また、上記スパイラルタップ１０は、粉末ハイス（ＣＰＭ）を基材として構成されているとともに、ねじ部１８には、ねじれ溝１６を含めてＤＬＣ被膜がコーティングされている。ＤＬＣ被膜は、プラズマＣＶＤ法により０．１〜０．３μｍの範囲内の膜厚で設けられている。なお、ねじ部１８だけでなく、必要に応じて溝部１４全体にＤＬＣ被膜をコーティングすることもできる。
【００１６】
このようなスパイラルタップ１０においては、食付き部２０の軸方向の山数が約１．５山と少なく、めねじを加工すべきねじ素材との接触面積が小さいとともに、食付き部２０および完全山部２２を含めたねじ部１８の表面には摩擦係数が小さいＤＬＣ被膜が０．１〜０．３μｍの膜厚でコーティングされているため、アルミニウムなどの溶着性が高いねじ素材に対して、潤滑油剤無しのエアブローや極少量の潤滑油剤を使用するミスト噴霧によりめねじを加工する場合でも、溶着が抑制されて工具寿命が向上する。また、ＤＬＣ被膜の膜厚は０．１〜０．３μｍと薄いため、切れ刃２４の刃先が丸くなって切れ味が損なわれることがなく、良好な切削性能が得られる。
【００１７】
図２はＤＬＣ被膜の膜厚が異なる３種類の切削用のスパイラルタップを用いて耐久性試験を行った結果を説明する図で、（ａ）  に示すようにＤＬＣ被膜の膜厚のみが０．１μｍ、０．３μｍ、および０．５μｍと異なる３種類のタップＮｏ１〜Ｎｏ３を用意し、（ｂ）  に示す切削条件でアルミニウム（ＡＤＣ１２）にめねじの切削加工を行った。（ｃ）  の試験結果から明らかなように、膜厚が０．１μｍ、０．３μｍのタップＮｏ１およびＮｏ２では、５００個以上のタッピングが可能であったが、膜厚が０．５μｍのタップＮｏ３では、通りねじプラグゲージ（ＧＰ）による判定を満足するものは１個も無かった。使用したタップを調べてみると、膜厚が０．５μｍのタップＮｏ３では、アルミニウムが多量に溶着しており、ＤＬＣ被膜の膜厚が０．５μｍ以上になると溶着性が悪化するものと考えられる。
【００１８】
図３は、食付き部２０の軸方向の山数が異なる２種類の切削用のスパイラルタップを用いて耐久性試験を行った結果を説明する図で、（ａ）  に示すように食付き部２０の山数のみが１．５山、および３山と異なる２種類のタップＮｏ１およびＮｏ２を用意し、（ｂ）  に示す切削条件でアルミニウム（ＡＣ４Ｂ−Ｆ）にめねじの切削加工を行った。（ｃ）  の試験結果から明らかなように、食付山数が１．５山のタップＮｏ１では、２０００個のタッピングを行っても未だ継続使用が可能であったが、食付山数が３山のタップＮｏ２では、通りねじプラグゲージ（ＧＰ）による判定を満足するものは１個だけであった。この場合も、食付山数が３山のタップにはアルミニウムが多量に溶着しており、食付山数が３山以上になると接触面積が大きくなって溶着性が悪化するものと考えられる。
【００１９】
図４は、被膜の種類が異なる切削用のスパイラルタップおよび盛上げタップを用いて耐久性試験を行った結果を説明する図で、（ａ）  に示すようにタップＮｏ１およびＮｏ２は切削用タップで、Ｎｏ１にはＤＬＣ被膜が０．１μｍの膜厚でコーティングされ、Ｎｏ２にはＣｒＮ被膜がコーティングされている。また、タップＮｏ３およびＮｏ４は盛上げタップで、Ｎｏ３にはＤＬＣ被膜が０．１μｍの膜厚でコーティングされ、Ｎｏ４にはＴｉＣＮ被膜がコーティングされている。そして、（ｂ）  に示す加工条件でアルミニウム（ＡＤＣ１２）にミスト噴霧によるねじ加工を行ったところ、（ｃ）  の試験結果から明らかなように、切削タップおよび盛上げタップ共にＤＬＣ被膜をコーティングしたＮｏ１およびＮｏ３では３００個以上のタッピングを行っても未だ継続使用が可能であったが、ＣｒＮ被膜やＴｉＣＮ被膜がコーティングされたＮｏ２、Ｎｏ４では７個のタッピングで使用不可になった。この結果から、切削用タップおよび盛上げタップの何れも、ＤＬＣ被膜によって摩擦係数が小さくなることによりムシレや溶着が抑制され、ＣｒＮ被膜やＴｉＣＮ被膜に比較して工具寿命が大幅に向上することが分かる。
【００２０】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるスパイラルタップを示す図で、（ａ）  はやや先端側から見た斜視図、（ｂ）  はねじ部の軸心と直角な断面図である。
【図２】ＤＬＣ被膜の膜厚の相違による溶着性への影響を調べた試験結果を説明する図である。
【図３】食付き部の山数の相違による溶着性への影響を調べた試験結果を説明する図である。
【図４】被膜の種類の相違による耐久性への影響を調べた試験結果を説明する図である。
【符号の説明】
１０：スパイラルタップ（タップ）    １８：ねじ部    ２０：食付き部    ２２：完全山部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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